JP6884561B2 - Electric work machine - Google Patents
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Description
本開示は、モータを有する電動作業機における、回転中のモータを制御する技術に関する。 The present disclosure relates to a technique for controlling a rotating motor in an electric working machine having a motor.
複数のスイッチング素子を有する駆動回路を介してモータを駆動するよう構成された各種の電動作業機に対し、モータを過電流から保護するための機能が搭載されることがある。特許文献1には、駆動回路としてインバータを有する電動工具において、過電流検出時にインバータを構成する全てのスイッチング素子をオフさせることによりモータを停止させる技術が記載されている。
Various electric work machines configured to drive a motor via a drive circuit having a plurality of switching elements may be equipped with a function for protecting the motor from overcurrent.
しかし、モータへの通電中に駆動回路のスイッチング素子を全てオフさせると、モータに蓄積されている磁気エネルギーを主要因としてモータから電源へ流れる回生電流が発生し、この回生電流により電源電圧が上昇することがある。回生電流により電源電圧が上昇すると、電源から電力供給を受けて動作する他の各種回路、素子などに悪影響が及ぶ可能性がある。 However, if all the switching elements of the drive circuit are turned off while the motor is energized, a regenerative current that flows from the motor to the power supply is generated mainly due to the magnetic energy stored in the motor, and this regenerative current raises the power supply voltage. I have something to do. When the power supply voltage rises due to the regenerative current, various other circuits and elements that operate by receiving power from the power supply may be adversely affected.
本開示の一局面は、複数のスイッチング素子を有する駆動回路を介してモータを駆動するよう構成された電動作業機において、電源からモータへの通電を停止させる際にモータから電源への回生電流が流れるのを抑制することを目的とする。 One aspect of the present disclosure is that in an electric working machine configured to drive a motor via a drive circuit having a plurality of switching elements, a regenerative current from the motor to the power supply is generated when the energization from the power supply to the motor is stopped. The purpose is to suppress the flow.
本開示の一局面における電動作業機は、モータと、駆動回路と、制御部とを備える。モータは、直流電源からの電力を入力するための複数の端子を有する。駆動回路は、モータが有する複数の端子の各々と直流電源の正極側とを接続する複数の正極側通電経路、及びモータが有する複数の端子の各々と直流電源の負極側とを接続する複数の負極側通電経路に個別に設けられて各通電経路を導通、遮断する複数のスイッチング素子を有する。駆動回路は、さらに、複数のスイッチング素子の各々に個別に並列接続されて直流電源の負極側から正極側への通電を許容するように構成された複数の整流素子を有する。制御部は、駆動回路が有する複数のスイッチング素子のオン、オフを個別に制御することによりモータの駆動を制御するよう構成されている。 The electric work machine in one aspect of the present disclosure includes a motor, a drive circuit, and a control unit. The motor has a plurality of terminals for inputting power from a DC power source. The drive circuit includes a plurality of positive electrode side energization paths connecting each of the plurality of terminals of the motor and the positive electrode side of the DC power supply, and a plurality of terminals connecting each of the plurality of terminals of the motor and the negative electrode side of the DC power supply. It has a plurality of switching elements individually provided in the negative electrode side energization path to conduct and cut off each energization path. The drive circuit further includes a plurality of rectifying elements individually connected in parallel to each of the plurality of switching elements so as to allow energization from the negative electrode side to the positive electrode side of the DC power supply. The control unit is configured to control the drive of the motor by individually controlling the on and off of a plurality of switching elements included in the drive circuit.
そして、制御部は、通常駆動制御と、停止時特定制御とを実行するよう構成されている。通常駆動制御は、複数のスイッチング素子の内、各正極側通電経路に設けられた各スイッチング素子である各正極側スイッチング素子のうち何れか1つ、及び、複数のスイッチング素子の内、各負極側通電経路に設けられた負極側スイッチング素子のうち何れか1つをオンさせることで、モータを回転させる処理である。停止時特定制御は、通常駆動制御によるモータの回転中、直流電源からモータへの電力供給を停止させる停止条件が成立した場合に、オンされている2つのスイッチング素子に対し、所定期間、何れか一方をオフさせて他方はオン状態に保持させる処理である。 Then, the control unit is configured to execute the normal drive control and the stop specific control. The normal drive control is performed on one of the positive electrode side switching elements, which are the switching elements provided in each positive electrode side energization path among the plurality of switching elements, and on the negative electrode side of the plurality of switching elements. This is a process of rotating the motor by turning on any one of the negative electrode side switching elements provided in the energization path. The stop specific control is performed for a predetermined period for the two switching elements that are turned on when the stop condition for stopping the power supply from the DC power supply to the motor is satisfied during the rotation of the motor by the normal drive control. This is a process in which one is turned off and the other is kept in the on state.
なお、ここでいう直流電源とは、駆動回路に直流の電力を供給する電力源全般を意味し、電動作業機の外部から当該電動作業機に入力される電力が直流電源からの電力に限定されるものではない。つまり、駆動回路へ直流電力を供給するよう構成されたあらゆる形態の電力源が、ここでいう直流電源に含まれる。 The DC power supply referred to here means all power sources that supply DC power to the drive circuit, and the power input to the electric work machine from the outside of the electric work machine is limited to the power from the DC power supply. It's not something. That is, any form of power source configured to supply DC power to the drive circuit is included in the DC power supply here.
また、ここでいう端子とは、直流電源からの電力を内部の巻線に供給するためにその巻線と電気的に接続されている、電力入力用のあらゆる要素を含む概念である。
このような構成の電動作業機では、通常駆動制御中に停止条件が成立した場合、オン対象の2つのスイッチング素子について、双方がオフされるのではなく、何れか一方がオフされて他方はオン状態に維持される。
Further, the terminal referred to here is a concept including all elements for power input, which are electrically connected to the internal winding in order to supply electric power from the DC power supply to the internal winding.
In an electric work machine having such a configuration, when a stop condition is satisfied during normal drive control, one of the two switching elements to be turned on is not turned off, but one is turned off and the other is turned on. It is maintained in a state.
オンされている2つのスイッチング素子のうち一方がオフされると、直流電源からモータへの通電が停止されると共に、モータに蓄積されている磁気エネルギーによって環流電流が流れる。この環流電流は、モータから直流電源へ電力を回生させる回生電流ではなく、駆動回路とモータとの間に形成されるループ状の通電経路を流れる電流である。ここで、停止時特定制御への移行によってオフされるスイッチング素子と同じモータの端子に接続されている他の1つのスイッチング素子に対して並列接続されている整流素子を、逆サイド整流素子と称する。環流電流は、モータ、逆サイド整流素子、及びオン状態が保持される1つのスイッチングを介して流れる電流である。 When one of the two switching elements that are turned on is turned off, the energization from the DC power supply to the motor is stopped, and the recirculation current flows due to the magnetic energy stored in the motor. This regenerative current is not a regenerative current that regenerates electric power from the motor to the DC power supply, but a current that flows through a loop-shaped energization path formed between the drive circuit and the motor. Here, a rectifying element connected in parallel to another switching element connected to the terminal of the same motor as the switching element turned off by the transition to the specific control at the time of stop is referred to as a reverse side rectifying element. .. The recirculation current is the current that flows through the motor, the reverse side rectifying element, and one switching that is held on.
このように、本開示の電動作業機によれば、通常駆動制御中に停止条件が成立した場合、直流電源からモータへの通電が停止されると共に、環流電流の通電経路が所定期間形成され、この通電経路に環流電流が流れることによってモータの磁気エネルギーが消費される。そのため、直流電源からモータへの通電を停止させる際にモータから直流電源への回生電流を抑制することができる。 As described above, according to the electric working machine of the present disclosure, when the stop condition is satisfied during the normal drive control, the energization from the DC power supply to the motor is stopped, and the energization path of the recirculation current is formed for a predetermined period. The magnetic energy of the motor is consumed by the recirculation current flowing through this energization path. Therefore, the regenerative current from the motor to the DC power supply can be suppressed when the energization from the DC power supply to the motor is stopped.
上記所定期間は適宜決めてよいが、例えば次のように設定してもよい。即ち、所定期間は、停止時特定制御の開始後、環流電流がゼロになるのに要する時間以上が経過した所定のタイミングまで、の期間に設定されていてもよい。 The predetermined period may be appropriately determined, but may be set as follows, for example. That is, the predetermined period may be set to a predetermined period after the start of the specific control at the time of stop and the time required for the recirculation current to become zero or more has elapsed.
このような構成によれば、停止条件成立時にモータに蓄積されている磁気エネルギーを全て環流電流によって消費させることができるため、モータから直流電源への回生電流をより効果的に抑制できる。 According to such a configuration, all the magnetic energy stored in the motor when the stop condition is satisfied can be consumed by the recirculation current, so that the regenerative current from the motor to the DC power supply can be suppressed more effectively.
制御部は、通常駆動制御として、オンさせる正極側スイッチング素子及び負極側スイッチング素子のうち、一方のスイッチング素子をオン状態に固定させて他方のスイッチング素子をPWM駆動させる、PWM制御を行うよう構成されていてもよい。そして、停止時特定制御では、停止条件が成立したときにPWM駆動させていたスイッチング素子をオフさせて、停止条件が成立したときにオン状態に固定させていたスイッチング素子をオン状態に保持させるようにしてもよい。 The control unit is configured to perform PWM control as normal drive control, in which one of the positive electrode side switching element and the negative electrode side switching element to be turned on is fixed in the on state and the other switching element is PWM-driven. You may be. Then, in the stop-time specific control, the switching element that was PWM-driven when the stop condition is satisfied is turned off, and the switching element that is fixed to the on state when the stop condition is satisfied is kept in the on state. It may be.
このような構成によれば、停止条件の成立時、オン状態に固定させているスイッチング素子についてはその制御状態をそのまま継続させればよく、当該スイッチング素子の状態を変化させる必要はない。そのため、停止条件成立による通常駆動制御から停止時特定制御への切り替えにかかる処理負荷を低減できる。 According to such a configuration, when the stop condition is satisfied, the control state of the switching element fixed to the ON state may be continued as it is, and it is not necessary to change the state of the switching element. Therefore, it is possible to reduce the processing load required for switching from the normal drive control to the stop specific control when the stop condition is satisfied.
電動作業機は、モータの駆動状態を検知する駆動状態検知部を備えていてもよい。その場合、制御部は、駆動状態検知部による検知結果に基づいてモータの駆動状態が異常状態か否かを判断する異常判断処理を行うよう構成されていてもよい。そして、停止条件は、異常判断処理によりモータの駆動状態が異常状態と判断されること、であってもよい。 The electric work machine may include a drive state detection unit that detects the drive state of the motor. In that case, the control unit may be configured to perform an abnormality determination process for determining whether or not the drive state of the motor is an abnormal state based on the detection result by the drive state detection unit. The stop condition may be that the drive state of the motor is determined to be an abnormal state by the abnormality determination process.
このような構成によれば、異常状態が発生した場合に、モータから直流電源への回生電流の発生を抑えつつ、直流電源からモータへの通電を停止させることができる。異常状態の内容によっては、モータに過大な電流が流れることも想定される。そのような場合に、仮に全てのスイッチング素子をオフさせると、モータから直流電源へ過大な回生電流が流れてしまう可能性がある。これに対し、異常状態発生時に停止時特定制御を行って環流電流によりモータの磁気エネルギーを消費させることで、異常状態発生時にモータに過大な電流が流れていたとしてもモータから直流電源への回生電流を効果的に抑制できる。 According to such a configuration, when an abnormal state occurs, it is possible to stop the energization from the DC power supply to the motor while suppressing the generation of the regenerative current from the motor to the DC power supply. Depending on the content of the abnormal state, it is assumed that an excessive current will flow through the motor. In such a case, if all the switching elements are turned off, an excessive regenerative current may flow from the motor to the DC power supply. On the other hand, when an abnormal state occurs, specific control is performed when the motor is stopped, and the magnetic energy of the motor is consumed by the recirculation current. Therefore, even if an excessive current flows through the motor when an abnormal state occurs, the motor is regenerated to a DC power supply. The current can be effectively suppressed.
電動作業機は、モータの回転又は停止を指示するために操作される操作部を備えていてもよい。そして、停止条件は、操作部に対してモータの回転を停止させるための操作が行われること、であってもよい。 The electric work machine may include an operation unit operated to instruct the rotation or stop of the motor. The stop condition may be that an operation for stopping the rotation of the motor is performed on the operation unit.
このような構成によれば、操作部に対してモータの回転を停止させるための操作が行われた場合、モータから直流電源への回生電流を抑制しつつ、現在の回転方向への回転を停止させることができる。 According to such a configuration, when an operation for stopping the rotation of the motor is performed on the operation unit, the rotation in the current rotation direction is stopped while suppressing the regenerative current from the motor to the DC power supply. Can be made to.
電動作業機は、電流検出部を備えていてもよい。電流検出部は、直流電源から駆動回路を介してモータへ流れる電流の値を検出するように構成されている。そして、制御部は、停止時特定制御の開始後、電流検出部により検出される電流の値が閾値以上の場合は、オン状態に保持させているスイッチング素子をオフさせるようにしてもよい。 The electric work machine may include a current detection unit. The current detection unit is configured to detect the value of the current flowing from the DC power supply to the motor via the drive circuit. Then, when the value of the current detected by the current detection unit is equal to or greater than the threshold value after the start of the specific control at the time of stop, the control unit may turn off the switching element held in the ON state.
停止時特定制御が開始されると、複数のスイッチング素子のうちオンされるのは1つになるため、直流電源からモータへの通電は停止されるはずである。それにもかかわらず、停止時特定制御開始後も電流検出部により検出される電流の値が閾値以上、つまり直流電源から閾値以上の値の電流が通電されているということは、何らかの異常が生じている可能性がある。そこで、停止時特定制御の開始後も閾値以上の値の電流が電流検出部により検出されている場合はオン状態に保持させているスイッチング素子をオフさせることで、その通電されている電流を抑制することができる。 When the specific control at the time of stop is started, only one of the plurality of switching elements is turned on, so that the energization from the DC power supply to the motor should be stopped. Nevertheless, if the value of the current detected by the current detection unit is equal to or higher than the threshold value even after the start of the specific control at the time of stop, that is, the current having a value equal to or higher than the threshold value is energized from the DC power supply, some abnormality occurs. There may be. Therefore, if a current with a value equal to or higher than the threshold value is detected by the current detector even after the start of the specific control at the time of stop, the switching element held in the ON state is turned off to suppress the energized current. can do.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
[1.第1実施形態]
(1−1)電動作業機の全体構成
図1に示すように、本実施形態の電動作業機1は、被加工部材に対する穴開けやねじ締めなどを主目的として使用されるいわゆるドライバドリルとして構成されている。電動作業機1は、本体部3と、バッテリパック5とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
[1. First Embodiment]
(1-1) Overall Configuration of Electric Work Machine As shown in FIG. 1, the
バッテリパック5は、バッテリ15を収容している。バッテリパック5は、本体部3に対して着脱可能であり、本体部3に装着されている場合にバッテリ15から本体部3へ電力を供給可能に構成されている。
The
本体部3は、モータハウジング6と、ギアハウジング7と、ドリルチャック8と、ハンドグリップ9とを備えている。モータハウジング6は、モータ20を収容している。モータ20は、ドリルチャック8を回転駆動させる駆動力を発生する。
The
ギアハウジング7は、モータハウジング6の前方に配置されている。ギアハウジング7は、モータ20の駆動力をドリルチャック8に伝達する不図示のギア機構を収容している。ドリルチャック8は、ギアハウジング7の前方に配置されている。ドリルチャック8の前端部には、工具ビットを着脱可能な装着機構が備えられている。
The gear housing 7 is arranged in front of the
ハンドグリップ9は、モータハウジング6の下方に配置されている。ハンドグリップ9は、電動作業機1の使用者が当該ハンドグリップ9を片手で把持可能に成形されている。ハンドグリップ9の上部前方には、トリガスイッチ10が設けられている。トリガスイッチ10は、電動作業機1の使用者がモータ20を駆動又は停止させるために操作される。
The
トリガスイッチ10が引き操作されるとモータ20が回転し、トリガスイッチ10が引き操作されていない状態ではモータ20が停止する。また、トリガスイッチ10が引き操作されている場合に、その引き操作の操作量(以下、引き量)に応じてモータ20の回転速度が変化する。即ち、引き量が多いほどモータ20の回転速度が高くなる。なお、モータ20の回転速度はトリガスイッチ10の引き量によらず一定速度であってもよい。
When the
モータハウジング6における下方側には、正逆スイッチ12が設けられている。正逆スイッチ12は、モータ20の回転方向を正転、逆転の何れかに選択的に切り替えるために使用者により操作されるスイッチである。なお、モータ20の回転方向について、どの方向を正転と定義してどの方向を逆転と定義するかについては適宜決めてよい。
A forward /
モータハウジング6における上面には、モード切替スイッチ14が設けられている。モード切替スイッチ14は、モータ20の速度モードを複数種類のモードの何れかに選択的に切り替えるために使用者により操作されるスイッチである。本実施形態では、速度モードとして例えば低速モードと高速モードを有し、モード切替スイッチ14によって何れか一方の速度モードに設定される。トリガスイッチ10が引き操作された場合、同じ引き量に対し、低速モードよりも高速モードの方が回転速度が高い。
A
ハンドグリップ9の下端部には、バッテリパック5を着脱可能に装着するためのバッテリパック装着部16が設けられている。バッテリパック装着部16は、当該バッテリパック装着部16に対してバッテリパック5を前後方向に摺動させることによってバッテリパック5を着脱することが可能に構成されている。
A battery
(1−2)電動作業機の電気的構成
次に、電動作業機1の電気的構成について、図2を用いて説明する。図2は、本体部3にバッテリパック5が装着された状態を示している。図2に示すように、電動作業機1は、バッテリパック5と、モータ20と、駆動回路21と、制御部22と、回転位置検出部23とを備えている。本体部3にバッテリパック5が装着されると、バッテリパック5内のバッテリ15の電力(以下、バッテリ電力)が、駆動回路21及び制御部22に入力される。制御部22は、バッテリ電力が入力されている場合にバッテリ電力により動作する。
(1-2) Electrical Configuration of Electric Working Machine Next, the electrical configuration of the electric working
モータ20は、バッテリ15から駆動回路21を介して供給されるバッテリ電力により駆動される。本実施形態のモータ20は、ブラシレスモータである。バッテリ15から供給されるバッテリ電力は、駆動回路21により三相電力に変換されてモータ20へ供給される。
The
モータ20は、3つの巻線31,32,33を有する。本実施形態では、これら3つの巻線31,32,33がデルタ結線されているが、これはあくまでも一例であり、デルタ結線以外の結線方法で結線されていてもよい。また、モータ20は、電力入力用の端子として3つの端子20a,20b,20cを備えている。
The
なお、各端子20a,20b,20cの具体的形状、構造等は特に限定されるものではなく、バッテリ電力を各巻線31,32,33に供給可能なあらゆる形態を採り得る。例えば、電線挿入用の穴を有する特定形状の導体端子であってもよいし、モータ20の本体から引き出されるリード線であってもよいし、モータ20と電気的に接続されたプリント基板上における、各巻線31,32,33と電気的に接続された特定の部位或いは部品等であってもよい。
The specific shape, structure, and the like of the
回転位置検出部23は、モータ20の回転位置に応じた信号、詳しくはモータ20が有するロータの回転位置に応じた信号を出力するよう構成されている。回転位置検出部23は、三つのホールセンサを有している。各ホールセンサは、モータ20のロータの周囲に電気角120度の間隔で配置されている。三つのホールセンサから出力される信号は制御部22に入力される。制御部22は、回転位置検出部23から入力される信号、即ち三つのホールセンサからの各信号に基づいて、モータ20の回転位置及び回転速度を検出する。
The rotation
駆動回路21は、本実施形態では、6つのスイッチング素子Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6を有する、いわゆる三相フルブリッジ回路として構成されている。
駆動回路21において、ハイサイドスイッチとしての3つのスイッチング素子Q1、Q2、Q3は、モータ20の各端子20a,20b,20cとバッテリ15の正極側とを接続する各通電経路である各正極側通電経路に、それぞれ設けられている。また、ローサイドスイッチとしての3つのスイッチング素子Q4、Q5、Q6は、モータ20の各端子20a,20b,20cとバッテリ15の負極側とを接続する各通電経路である各負極側通電経路に、それぞれ設けられている。各スイッチング素子Q1〜Q6は、オンされることにより対応する通電経路を導通させ、オフされることにより対応する通電経路を遮断させる。
In the present embodiment, the
In the
つまり、モータ20の3つの端子20a,20b,20cのうち、端子20aには、ハイサイドスイッチとしてのスイッチング素子Q1(以下、「U相ハイサイドスイッチQ1」とも称する)とローサイドスイッチとしてのスイッチング素子Q4(以下、「U相ローサイドスイッチQ4」とも称する)が接続されている。また、端子20bには、ハイサイドスイッチとしてのスイッチング素子Q2(以下、「V相ハイサイドスイッチQ2」とも称する)とローサイドスイッチとしてのスイッチング素子Q5(以下、「V相ローサイドスイッチQ5」とも称する)が接続されている。また、端子20cには、ハイサイドスイッチとしてのスイッチング素子Q3(以下、「W相ハイサイドスイッチQ3」とも称する)とローサイドスイッチとしてのスイッチング素子Q6(以下、「W相ローサイドスイッチQ6」とも称する)が接続されている。
That is, of the three
各スイッチング素子Q1〜Q6は、本実施形態では、nチャネルMOSFETである。このため、各スイッチング素子Q1〜Q6のドレイン−ソース間には、それぞれ、ソースからドレインに向けて順方向となるダイオード(いわゆる寄生ダイオード)D1〜D6が並列に接続された状態となっている。各ダイオードD1〜D6は、バッテリ15の負極側から正極側への通電を許容するように接続されている。
Each switching element Q1 to Q6 is an n-channel MOSFET in this embodiment. Therefore, diodes (so-called parasitic diodes) D1 to D6 in the forward direction from the source to the drain are connected in parallel between the drain and the source of the switching elements Q1 to Q6, respectively. The diodes D1 to D6 are connected so as to allow energization from the negative electrode side to the positive electrode side of the
制御部22は、CPU22a、メモリ22bなどを含む1チップのマイクロコンピュータを有している。メモリ22bには、RAM、ROM、不揮発性メモリなどの各種半導体メモリが含まれる。メモリ22bには、制御部22の各種機能を実現するための各種プログラムやデータが記憶されている。制御部22が有する各種機能は、CPU22aがメモリ22bに記憶されている各種プログラムを実行することにより実現される。メモリ22bに記憶されているプログラムには、後述する図7の通電停止処理のプログラムが含まれる。
The
なお、制御部22により実現される各種機能は、ソフトウェア処理に限るものではなく、その一部又は全部の機能を、論理回路やアナログ回路等を組み合わせたハードウェアを用いて実現してもよい。また、制御部22が1チップのマイクロコンピュータを有する構成であることはあくまでも一例であり、制御部22は、当該制御部22としての機能を実現可能な他の種々の構成を採り得る。
The various functions realized by the
制御部22には、トリガスイッチ10、正逆スイッチ12、モード切替スイッチ14、及び加速度センサ26が接続されている。トリガスイッチ10、正逆スイッチ12、及びモード切替スイッチ14からは、それぞれ、当該スイッチの操作状態を示す信号が制御部22に入力される。
A
制御部22は、トリガスイッチ10から入力される信号に基づいて、トリガスイッチ10が引き操作されているか否か、及び引き操作されている場合における操作量を判断し、その判断結果に応じた制御を行う。
The
制御部22は、トリガスイッチ10がオフされている間、即ちトリガスイッチ10が引き操作されていない間は、駆動回路21内の各スイッチング素子Q1〜Q6への駆動信号を全て停止させることにより、各スイッチング素子Q1〜Q6を全てオフさせて、モータ20を停止させる。
The
一方、制御部22は、トリガスイッチ10がオン、即ちトリガスイッチ10が引き操作されている場合は、通常駆動制御を行うことによりモータ20を回転させる。制御部22は、通常駆動制御の実行中、回転位置検出部23から入力される信号に基づいてモータ20の回転位置を検出し、その検出した回転位置に応じて駆動回路21の各スイッチング素子Q1〜Q6を個別にオン、オフ制御することにより、バッテリ15からモータ20への通電を制御してモータ20を回転させる。
On the other hand, when the
本実施形態の通常駆動制御は、三つのハイサイドスイッチQ1〜Q3のうち何れか1つと、3つのローサイドスイッチQ4〜Q6のうち何れか1つへ駆動信号を出力して、これら2つのスイッチング素子をオンさせることにより、モータ20への通電を行ってモータ20を回転させるというものである。制御部22は、ハイサイド側においてオンさせる1つのスイッチング素子、及びローサイド側においてオンさせる1つのスイッチング素子を、モータ20の回転位置に応じて切り替えていくことで、モータ20を回転させる。
In the normal drive control of the present embodiment, a drive signal is output to any one of the three high-side switches Q1 to Q3 and one of the three low-side switches Q4 to Q6, and these two switching elements are used. By turning on, the
通常駆動制御において、オンさせる2つのスイッチング素子を共にオン状態に固定させてもよいが、本実施形態では、通常駆動制御としてPWM制御が採用されている。即ち、本実施形態の通常駆動制御においては、オンさせる2つのスイッチング素子のうち、一方のスイッチング素子をオン状態に固定させて他方のスイッチング素子をPWM駆動させる、PWM制御が行われる。なお、PWM駆動とは、設定されたデューティ比にてオン、オフを周期的に交互に繰り返す周知の駆動方法である。 In the normal drive control, the two switching elements to be turned on may be fixed to the on state together, but in the present embodiment, the PWM control is adopted as the normal drive control. That is, in the normal drive control of the present embodiment, PWM control is performed in which one of the two switching elements to be turned on is fixed in the ON state and the other switching element is PWM-driven. The PWM drive is a well-known drive method in which ON and OFF are periodically alternately repeated at a set duty ratio.
また、制御部22は、通常駆動制御において、正逆スイッチ12からの信号に基づいて、正逆スイッチ12の操作状態を判断する。そして、その操作状態に応じて、モータ20の回転方向を正転及び逆転の何れかに設定し、その設定した回転方向へモータ20が回転するように駆動回路21を制御する。
Further, in the normal drive control, the
また、制御部22は、通常駆動制御において、モード切替スイッチ14から入力される信号に基づいて、モード切替スイッチ14の操作状態を判断し、その操作状態に応じて、動作モードを低速モード及び高速モードの何れかに設定する。そして、設定した動作モードに応じた回転速度でモータ20が回転するよう、駆動回路21を制御する。
Further, in the normal drive control, the
加速度センサ26は、電動作業機1に生じる加速度を検出してその検出した加速度を示す信号を制御部22へ出力する。本実施形態の加速度センサ26は、一例として、互いに直交する3軸(X軸、Y軸、Z軸)の加速度を独立して検出可能に構成された、3軸加速度センサである。
The
作業者が電動作業機1を用いて作業を行っている際、例えば作業対象の状態、作業者による電動作業機1の使用状態などの、種々の要因によって、電動作業機1に特定挙動が発生する可能性がある。具体的に、特定挙動として、例えば、落下或いは衝突等によって電動作業機1に外部から衝撃が加わること、動作中の電動作業機1が作業対象から反作用を受けることにより電動作業機1全体が振り回されること、動作中の電動作業機1が作業対象から反作用を受けることにより電動作業機1が作業対象から離れる方向へ移動するいわゆるキックバックが生じること、などが挙げられる。
When a worker is working with the
これら例示した特定挙動は、いずれも、当該特定挙動が発生した場合に電動作業機1に大きな加速度が発生する可能性が高くなるような挙動である。そこで、制御部22は、モータ20の駆動中、加速度センサ26から入力される信号に基づいて電動作業機1に生じる加速度を検出し、その加速度に基づいて、電動作業機1に特定挙動が発生したか否か判断する。そして、特定挙動が発生したと判断した場合は、後述の停止時特定制御を行うことによりバッテリ15からモータ20への通電を停止させる。
All of these illustrated specific behaviors are behaviors in which a large acceleration is likely to be generated in the electric working
なお、検出した加速度に基づいて特定挙動が発生したか否かを具体的にどのように判断するかについては適宜決めてよい。例えば、3軸の各加速度のうちいずれか1つでも閾値を超えていた場合に特定挙動が発生したと判断するようにしてもよい。 It should be noted that it may be appropriately determined how to specifically determine whether or not a specific behavior has occurred based on the detected acceleration. For example, it may be determined that a specific behavior has occurred when any one of the accelerations of the three axes exceeds the threshold value.
また、バッテリ15からモータ20への通電経路には、バッテリ15からモータ20に供給される電流(以下、電源電流)の値を検出するための電流検出部24が設けられている。電流検出部24は、例えば、バッテリ15からモータ20への通電経路上に設けられたシャント抵抗を有し、そのシャント抵抗の両端の電圧を、電源電流の値を示す検出信号として制御部22へ出力する。なお、電流検出部24がシャント抵抗を有する構成であることはあくまでも一例であり、電源電流の値に応じた検出信号を出力可能な他の構成であってもよい。
Further, a
制御部22は、電流検出部24から入力される検出信号に基づいて電源電流の値を検出する。そして、その検出した値に応じて各種制御を行う。
(1−3)停止時特定制御
制御部22は、トリガスイッチ10がオンされたことにより通常駆動制御を開始した後、バッテリ15からモータ20への電力供給を停止させる停止条件が成立した場合は、停止時特定制御を行う。そしてその停止時特定制御を実行した後、最終的には、駆動回路21の全てのスイッチング素子Q1〜Q6をオフさせることでモータ20を停止状態に維持させる。
The
(1-3) Specific control when stopped The
ここで、通常駆動制御中にモータ20の回転を停止させるための具体的方法としては、例えば、駆動回路21の全てのスイッチング素子Q1〜Q6をオフさせることが考えられる。しかし、通常駆動制御が行われている状態、即ちハイサイド側及びローサイド側それぞれ1つずつスイッチング素子がオンされている状態から、それらオンされている2つのスイッチング素子を共にオフさせると、モータ20からバッテリ15側への回生電流が発生し、この回生電流の影響が制御部22に及ぶおそれがある。
Here, as a specific method for stopping the rotation of the
図3及び図4を用いてより具体的に説明する。図3は、図2に示した電動作業機1全体の電気的構成のうち、バッテリ15から駆動回路21を経てモータ20に至る回路構成及び制御部22を抜粋して示したものである。後述する図5、図8についても同様である。
A more specific description will be given with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is an excerpt of the circuit configuration and the
通常駆動制御において、例えば、図3に示すように、U相ハイサイドスイッチQ1とW相ローサイドスイッチQ6とがオンされているとする。この場合、図3に破線矢印で示すような経路にて、バッテリ15からモータ20へ電流が流れる。即ち、バッテリ15の正極から、U相ハイサイドスイッチQ1、モータ20、W相ローサイドスイッチQ6、及び電流検出部24を経てバッテリ15の負極に至る経路にて電流が流れる。
In the normal drive control, for example, as shown in FIG. 3, it is assumed that the U-phase high-side switch Q1 and the W-phase low-side switch Q6 are turned on. In this case, a current flows from the
6つのスイッチング素子Q1〜Q6のうちオンされる2つのスイッチング素子は、モータ20の回転位置に応じて、図4に示すように順次切り替わっていく。なお、前述の通り、通常駆動制御においては、オンさせる2つのスイッチング素子のうち一方のスイッチング素子をオン状態に固定させて他方のスイッチング素子をPWM駆動させるが、図4及び後述する図6においては、PWM駆動されることについての明示は省略している。ただし、後述する図9においては、PWM駆動されるスイッチング素子が明示されている。
Of the six switching elements Q1 to Q6, the two switching elements that are turned on are sequentially switched as shown in FIG. 4 according to the rotation position of the
また、図4において、「電源電圧」とは、バッテリ15の正極から駆動回路21及び制御部22に至る通電経路、即ちバッテリ15の電圧が印加される通電経路の電圧である。また、「モータ電流」とは、駆動回路21からモータ20の各端子20a、20b、20cに入力されるU相電流、V相電流およびW相電流の総称である。なお、U相電流は第1端子20aに入力される電流であり、V相電流は第2端子20bに入力される電流であり、W相電流は第3端子20cに入力される電流である。また、図4において、時刻t2よりも前の期間は、通常駆動制御が実行されている期間であり、時刻t2は、通常駆動制御から停止時特定制御に切り替わるタイミングである。
Further, in FIG. 4, the “power supply voltage” is the voltage of the energization path from the positive electrode of the
通常駆動制御から停止時特定制御に切り替える停止条件は適宜決めてよい。本実施形態では、停止条件として、トリガスイッチ10がオフされること、電源電流の値が第1過電流閾値を超えること、及び特定挙動が発生すること、が設定されている。
The stop condition for switching from the normal drive control to the specific control at the time of stop may be appropriately determined. In the present embodiment, the stop conditions are set such that the
制御部22は、これら各停止条件のうち、トリガスイッチ10がオフされているか否かについては、トリガスイッチ10から制御部22に入力される信号に基づいて判断する。また、電源電流の値が第1過電流閾値を超えているか否かについては、電流検出部24から入力される検出信号に基づいて判断する。また、特定挙動が発生したか否かについては、前述の通り、加速度センサ26から入力される信号に基づいて判断する。
Of these stop conditions, the
なお、特定挙動が発生したか否かについては、加速度センサ26からの信号に限らず、他の物理量に基づいて判断するようにしてもよい。例えば、特定挙動が発生するとモータ20の回転速度が急激に変化する可能性がある。そこで、回転速度の変化率の絶対値に対して閾値を設定し、回転速度の変化率の絶対値が閾値を超えた場合に、特定挙動が発生したと判断するようにしてもよい。また、特定挙動が発生してモータ20の回転速度が急激に変化すると、それに応じて電源電流の値も急激に変化する可能性がある。そこで、電源電流の変化率の絶対値に対して閾値を設定し、電源電流の変化率の絶対値が閾値を超えた場合に、特定挙動が発生したと判断するようにしてもよい。
Whether or not a specific behavior has occurred may be determined based on other physical quantities, not limited to the signal from the
図4に示すように、時刻t2よりも前の、通常駆動制御が行われている期間中は、モータ20の回転位置に応じて、オンされるスイッチング素子が順次切り替わっていく。そして、オンされるスイッチング素子が切り替わる度に、モータ電流も変化する。
As shown in FIG. 4, during the period in which the normal drive control is performed before the time t2, the switching elements to be turned on are sequentially switched according to the rotation position of the
そして、時刻t1において、モータ20がロックする異常状態が発生したとする。つまり、時刻t1において、モータ20の回転が外的要因によって強制的に減速あるいは停止されたものとする。なお、時刻t1では、図4に示すように、U相ハイサイドスイッチQ1とW相ローサイドスイッチQ6とがオンされた状態、即ち図3に破線矢印で示した経路で電流が流れている状態である。
Then, it is assumed that an abnormal state in which the
時刻t1でモータ20のロックが発生して回転速度が減速あるいは停止すると、電源電流の値は、通常駆動時よりも上昇していく。即ち、モータ電流においては、U相電流及びW相電流がいずれも、各々の通電方向への電流値が上昇していく。
When the
そして、時刻t2で電源電流の値が第1過電流閾値を超えたときに、オンされている2つのスイッチング素子Q1、Q6を共にオフさせると、モータ20に蓄積されている磁気エネルギーによって、バッテリ15への回生電流が発生する。
Then, when the value of the power supply current exceeds the first overcurrent threshold value at time t2, when both the two switching elements Q1 and Q6 that are turned on are turned off, the magnetic energy stored in the
この場合の回生電流は、図4において時刻t2から時刻t3の間に示す電源電流及びモータ電流の波形で示すように、また図3においては一点鎖線矢印で示す経路にて、発生する。そして、この回生電流により、図4に示すように、電源電圧が一時的に上昇する。電源電圧が上昇するということは、バッテリ15の正極に接続されている正極側通電経路の電圧が上昇するということである。そのため、電源電圧が上昇すると、制御部22を含む、バッテリ電圧が入力されるよう構成されている各部に対し、バッテリ電圧よりも高い電圧が印加されることになり、これら各部が故障したり誤動作したりする可能性がある。
The regenerative current in this case is generated as shown by the waveforms of the power supply current and the motor current shown between the time t2 and the time t3 in FIG. 4, and in the path indicated by the single-point chain arrow in FIG. Then, as shown in FIG. 4, the power supply voltage temporarily rises due to this regenerative current. When the power supply voltage rises, it means that the voltage of the positive electrode side energization path connected to the positive electrode of the
そこで、本実施形態の制御部22は、通常駆動制御中に停止条件が成立した場合、所定期間、停止時特定制御を実行する。停止時特定制御は、停止条件の成立時にオンされている2つのスイッチング素子のうち一方のみオフさせて他方はオン状態に保持させるという制御である。
Therefore, when the stop condition is satisfied during the normal drive control, the
図5及び図6を用いて停止時特定制御の一例を具体的に説明する。本実施形態では、通常駆動制御中に停止条件が成立した場合、停止時特定制御として、オンされている2つのスイッチング素子のうち、ハイサイド側のスイッチング素子をオフさせて、ローサイド側のスイッチング素子はオン状態に保持させる。なお、図5において、破線矢印で示す通常駆動制御時の電流経路は図3と同じである。また、図6において、時刻t2以前の動作例は、図4における時刻t2以前の動作例と全く同じである。 An example of the stop specific control will be specifically described with reference to FIGS. 5 and 6. In the present embodiment, when the stop condition is satisfied during the normal drive control, the switching element on the high side side of the two ON switching elements is turned off as the stop specific control, and the switching element on the low side side is turned off. Keeps it on. In FIG. 5, the current path during normal drive control indicated by the broken line arrow is the same as that in FIG. Further, in FIG. 6, the operation example before the time t2 is exactly the same as the operation example before the time t2 in FIG.
図6に示すように、時刻t1でモータ20のロックが発生して電源電流の値が上昇していき、時刻t2で電源電流の値が第1過電流閾値を超えると、停止時特定制御が行われる。本実施形態では、停止時特定制御が実行される所定期間は、電源電流の値が第1過電流閾値を超えたタイミングから、所定の特定実行時間が経過したタイミングまでの期間である。図6においては、時刻t2が所定期間の始期であり、時刻t2から特定実行時間が経過した時刻t5が上記所定期間の終期である。
As shown in FIG. 6, when the
図6の例では、電源電流の値が第1過電流閾値を超える時刻t2において、U相ハイサイドスイッチQ1及びW相ローサイドスイッチQ6がオンされている。つまり、図5に破線矢印で示す経路にて電流が流れている。この状態で、停止時特定制御が実行されると、図6に示すように、U相ハイサイドスイッチQ1がオフされて、W相ローサイドスイッチQ6はオン状態に保持される。 In the example of FIG. 6, the U-phase high-side switch Q1 and the W-phase low-side switch Q6 are turned on at the time t2 when the value of the power supply current exceeds the first overcurrent threshold value. That is, the current flows along the path indicated by the broken line arrow in FIG. When the stop specific control is executed in this state, the U-phase high-side switch Q1 is turned off and the W-phase low-side switch Q6 is held in the on state, as shown in FIG.
これにより、モータ20と駆動回路21との間には、図5に一点鎖線矢印で示すような経路にて、環流電流が流れる。即ち、モータ20の第3端子20cから、W相ローサイドスイッチQ6、及びU相ローサイドスイッチQ4のダイオードD4を経てモータ20の第1端子20aに至る経路にて環流電流が流れる。環流電流は、モータ20の磁気エネルギーをバッテリ15に回生させる電流ではなく、あくまでも、モータ20と駆動回路21との間に流れるループ状の電流である。モータ20の磁気エネルギーはこの環流電流によって消費される。
As a result, a circulating current flows between the
そのため、時刻t2で停止時特定制御が開始されると、図6に示すように、電流検出部24で検出される電源電流は0となる。そして、U相電流及びW相電流によって環流電流が形成される。この環流電流は徐々に減少していき、時刻t4で0になる。そして、時刻t5で、停止時特定制御が終了する。停止時特定制御の終了後は、本実施形態では、駆動回路21の全てのスイッチング素子Q1〜Q6をオフさせる。
Therefore, when the stop specific control is started at time t2, the power supply current detected by the
停止時特定制御が実行される所定期間の長さ、即ち図6においては時刻t2から時刻t5までの時間である、特定実行時間は、本実施形態では、環流電流がゼロになるのに要する時間以上に設定されている。時刻t2で停止時特定制御を開始してから環流電流がゼロになるまでの時間は、停止時特定制御開始時の電源電流の値やその他の各種要因によってバラツキがある。しかも、環流電流は電流検出部24には流れないため、環流電流の値を電流検出部24によって検出することもできない。
The specific execution time, which is the length of the predetermined period during which the stop-time specific control is executed, that is, the time from time t2 to time t5 in FIG. 6, is the time required for the recirculation current to become zero in the present embodiment. It is set as above. The time from the start of the stop specific control at time t2 until the recirculation current becomes zero varies depending on the value of the power supply current at the start of the stop specific control and various other factors. Moreover, since the recirculation current does not flow through the
そのため、本実施形態では、環流電流が流れる経路全体の電気的特性、及び第1過電流閾値などに基づき、第1過電流閾値の電流が流れている状態で停止時特定制御を開始した場合に環流電流がゼロになるまでに要する時間を理論的或いは実験的に求め、その求めた時間に対して一定のマージンを加えた値を、特定実行時間として設定している。 Therefore, in the present embodiment, when the stop specific control is started in the state where the current of the first overcurrent threshold is flowing based on the electrical characteristics of the entire path through which the recirculation current flows, the first overcurrent threshold, and the like. The time required for the recirculation current to become zero is theoretically or experimentally obtained, and a value obtained by adding a certain margin to the obtained time is set as the specific execution time.
(1−4)通電停止処理
次に、通常駆動制御から停止時特定制御への移行を実現するために実行される通電停止処理について、図7を用いて説明する。制御部22は、トリガスイッチ10がオンされることにより通常駆動制御を開始すると、その通電駆動制御と並行して、図7の通電停止処理を実行する。なお、制御部22による停止時特定制御の実行は、具体的には、CPU22aにより行われる。
(1-4) Energization stop processing Next, the energization stop processing executed in order to realize the transition from the normal drive control to the stop specific control will be described with reference to FIG. 7. When the normal drive control is started by turning on the
制御部22は、図7の通電停止処理を開始すると、S110で、電源電流の値が第1過電流閾値より大きいか否か判断する。電源電流の値が第1過電流閾値より大きい場合、即ち停止条件が成立している場合は、S140で、通常駆動制御から停止時特定制御に切り替える。つまり、現時点でオンされている2つのスイッチング素子のうち、ハイサイド側のスイッチング素子をオフさせ、ローサイド側のスイッチング素子はオン状態に保持させる。
When the energization stop process of FIG. 7 is started, the
S110で、電源電流の値が第1過電流閾値以下の場合は、S120に進む。S120では、特定挙動が発生したか否か判断する。特定挙動が発生した場合、即ち停止条件が成立している場合は、S140で、通常駆動制御から停止時特定制御に切り替える。特定挙動が発生していない場合は、S130に進む。 In S110, when the value of the power supply current is equal to or less than the first overcurrent threshold value, the process proceeds to S120. In S120, it is determined whether or not a specific behavior has occurred. When the specific behavior occurs, that is, when the stop condition is satisfied, the normal drive control is switched to the stop specific control in S140. If no specific behavior has occurred, the process proceeds to S130.
S130では、トリガスイッチ10がオフされているか否か判断する。トリガスイッチ10がオフされている場合、即ち停止条件が成立している場合は、S140で、通常駆動制御から停止時特定制御に切り替える。トリガスイッチ10がオンされている場合は、S110に戻る。S130で否定判定されてS110に戻るということは、停止条件が成立していないということであり、その場合は、通常駆動制御を継続する。
In S130, it is determined whether or not the
S140で通常駆動制御から停止時特定制御に切り替えた後、S150では、電源電流の値が第2過電流閾値を超えているか否か判断する。停止時特定制御では、駆動回路21の6つのスイッチング素子Q1〜Q6のうちオンされるスイッチング素子は1つであるため、電源電流の値は0になるはずである。それにもかかわらず、電源電流の値が第2過電流閾値を超えている場合は、例えば何れかのスイッチング素子が短絡故障しているなど、何らかの異常が生じている可能性がある。
After switching from the normal drive control to the stop specific control in S140, in S150, it is determined whether or not the value of the power supply current exceeds the second overcurrent threshold value. In the stop-time specific control, one of the six switching elements Q1 to Q6 of the
そこで、S150で電源電流の値が第2過電流閾値を超えている場合は、S170で、駆動回路21の全てのスイッチング素子Q1〜Q6をオフさせて、通電停止処理を終了する。S150で、電源電流の値が第2過電流閾値以下の場合は、S160に進む。なお、第1過電流閾値及び第2過電流閾値は、それぞれ、適宜決めてよい。また、これら2つの過電流閾値の大小関係も適宜決めてよく両者を同じ値にしてもよい。
Therefore, when the value of the power supply current exceeds the second overcurrent threshold value in S150, all the switching elements Q1 to Q6 of the
S160では、S140で停止時特定制御に切り替えてから特定実行時間が経過したか否か判断する。特定実行時間が経過していない場合はS150に戻る。特定実行時間が経過した場合はS170に進む。 In S160, it is determined whether or not the specific execution time has elapsed after switching to the stop-time specific control in S140. If the specific execution time has not elapsed, the process returns to S150. If the specific execution time has elapsed, the process proceeds to S170.
(1−5)第1実施形態の効果
以上説明した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
即ち、制御部22は、通常駆動制御中に停止条件が成立した場合、そのときオンされている2つのスイッチング素子のうちハイサイドスイッチをオフさせてローサイドスイッチはオン状態を保持させるという、停止時特定制御を行う。この停止時特定制御が行われることにより、バッテリ15からモータ20への通電が停止されると共に、モータ20に蓄積されている磁気エネルギーによって環流電流が流れる。
(1-5) Effects of First Embodiment According to the first embodiment described above, the following effects are obtained.
That is, when the stop condition is satisfied during the normal drive control, the
そのため、停止条件が成立した場合に、モータ20からバッテリ15への回生電流を抑制しつつ、モータ20への通電を停止させることができる。
また、停止時特定制御を行う特定実行時間は、環流電流がゼロになるのに要する時間以上に設定されている。そのため、停止条件成立時にモータ20に蓄積されている磁気エネルギーを全て環流電流によって消費させることができるため、モータ20からバッテリ15への回生電流をより効果的に抑制できる。
Therefore, when the stop condition is satisfied, the energization of the
Further, the specific execution time for performing the specific control at the time of stop is set to be longer than the time required for the recirculation current to become zero. Therefore, all the magnetic energy stored in the
また、停止条件として、トリガスイッチ10がオフされること、電源電流の値が第1過電流閾値を超えること、及び特定挙動が発生すること、が設定されており、通常駆動制御中にこれら3つの停止条件のうち何れか1つでも成立した場合、停止時特定制御に切り替わる。
Further, as stop conditions, it is set that the
そのため、電源電流の値が第1過電流閾値を超えるような異常状態が発生した場合であっても、モータ20からバッテリ15への回生電流の発生を抑えつつ、バッテリ15からモータ20への通電を停止させることができる。また、使用者によりトリガスイッチ10がオフされた場合も、モータ20からバッテリ15への回生電流を抑制しつつ、モータ20の回転を停止させることができる。
Therefore, even when an abnormal state occurs in which the value of the power supply current exceeds the first overcurrent threshold value, the
また、停止時特定制御への移行後も依然として電源電流の値が第2過電流閾値を超えている場合は、駆動回路21の全てのスイッチング素子Q1〜Q6をオフさせることができる。
Further, if the value of the power supply current still exceeds the second overcurrent threshold value even after the shift to the specific control at the time of stop, all the switching elements Q1 to Q6 of the
(1−6)特許請求の範囲の文言との対応関係
ここで、第1実施形態の文言と特許請求の範囲の文言との対応関係について説明する。バッテリ15は直流電源の一例に相当する。各ダイオードD1〜D6は整流素子の一例に相当する。6つのスイッチング素子Q1〜Q6のうちハイサイドスイッチとしての3つのスイッチング素子Q1〜Q3は正極側スイッチング素子の一例に相当し、ローサイドスイッチとしての3つのスイッチング素子Q4〜Q6は負極側スイッチング素子の一例に相当する。トリガスイッチ10は操作部の一例に相当する。回転位置検出部23及び電流検出部24は駆動状態検知部の一例に相当する。
(1-6) Correspondence with the wording of the claims Here, the correspondence between the wording of the first embodiment and the wording of the claims will be described. The
[2.第2実施形態]
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
[2. Second Embodiment]
Since the basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the differences will be described below. The same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same configurations, and the preceding description will be referred to.
第2実施形態では、停止時特定制御においてオフさせるスイッチング素子及びオン状態を保持させるスイッチング素子が、第1実施形態とは異なる。即ち、第1実施形態では、停止条件が成立して停止時特定制御を開始する際、そのときオンされている2つのスイッチング素子のうち、ハイサイドスイッチをオフさせて、ローサイドスイッチはオン状態に保持させる。これに対し、第2実施形態では、第1実施形態とは逆に、ローサイドスイッチをオフさせて、ハイサイドスイッチをオン状態に保持させる。 In the second embodiment, the switching element that is turned off in the specific control when stopped and the switching element that holds the on state are different from those in the first embodiment. That is, in the first embodiment, when the stop condition is satisfied and the stop specific control is started, the high side switch of the two switching elements turned on at that time is turned off, and the low side switch is turned on. Hold it. On the other hand, in the second embodiment, contrary to the first embodiment, the low side switch is turned off and the high side switch is kept in the on state.
例えば、U相ハイサイドスイッチQ1及びW相ローサイドスイッチQ6がオンされていることにより、図8に破線矢印で示す経路にて電流が流れているとする。この状態で、停止条件が成立して停止時特定制御に切り替わった場合、U相ハイサイドスイッチQ1についてはオン状態に保持され、W相ローサイドスイッチQ6がオフされる。 For example, it is assumed that the U-phase high-side switch Q1 and the W-phase low-side switch Q6 are turned on, so that a current is flowing along the path indicated by the broken line arrow in FIG. In this state, when the stop condition is satisfied and the control is switched to the specific control at the time of stop, the U-phase high-side switch Q1 is held in the on state and the W-phase low-side switch Q6 is turned off.
これにより、モータ20と駆動回路21との間には、図8に一点鎖線矢印で示すような経路にて、環流電流が流れる。即ち、モータ20の第3端子20cから、W相ハイサイドスイッチQ3のダイオードD3、及びU相ハイサイドスイッチQ1を経てモータ20の第1端子20aに至る経路にて環流電流が流れる。したがって、第2実施形態においても、第1実施形態と同様の作用効果が得られる。
As a result, a circulating current flows between the
[3.第3実施形態]
第3実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
[3. Third Embodiment]
Since the basic configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment, the differences will be described below. The same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same configurations, and the preceding description will be referred to.
前述した第1実施形態では、停止時特定制御への切り替え時に、オンされている2つのスイッチング素子のうちハイサイドスイッチをオフさせた。また、前述した第2実施形態では、停止時特定制御への切り替え時に、第1実施形態とは逆に、オンされている2つのスイッチング素子のうちローサイドスイッチをオフさせた。 In the first embodiment described above, the high-side switch of the two turned-on switching elements is turned off when switching to the specific control at the time of stop. Further, in the second embodiment described above, when switching to the specific control at the time of stopping, the low side switch of the two on switching elements was turned off, contrary to the first embodiment.
これに対し、本第3実施形態では、停止時特定制御への切り替え時、即ち停止条件の成立時に、PWM駆動されているスイッチング素子をオフさせ、PWM駆動されておらずオン状態に固定されているスイッチング素子についてはそのままオン状態に保持させる。 On the other hand, in the third embodiment, when switching to the specific control at the time of stop, that is, when the stop condition is satisfied, the switching element driven by PWM is turned off, and the switching element is not driven by PWM and is fixed to the on state. The switching element is kept on as it is.
例えば、図9に例示するように、U相ハイサイドスイッチQ1及びW相ローサイドスイッチQ6がオンされている状態で、時刻t2にて停止条件が成立したとする。また、時刻t2で停止条件が成立した時点では、オン対象の2つのスイッチング素子Q1、Q6のうち、U相ハイサイドスイッチQ1はオン状態に固定され、W相ローサイドスイッチQ6がPWM駆動されていたものとする。 For example, as illustrated in FIG. 9, it is assumed that the stop condition is satisfied at time t2 with the U-phase high-side switch Q1 and the W-phase low-side switch Q6 turned on. Further, when the stop condition was satisfied at time t2, of the two switching elements Q1 and Q6 to be turned on, the U-phase high-side switch Q1 was fixed in the on state, and the W-phase low-side switch Q6 was PWM-driven. It shall be.
この場合、時刻t2で停止時特定制御に切り替わると、オン状態に固定されているU相ハイサイドスイッチQ1はそのままオン状態が保持され、PWM駆動されているW相ローサイドスイッチQ6がオフされる。なお、図9において、時刻t2以前の動作例は、図4及び図6における時刻t2以前の動作例と全く同じである。 In this case, when the control is switched to the stop specific control at time t2, the U-phase high-side switch Q1 fixed to the on-state is kept on as it is, and the PWM-driven W-phase low-side switch Q6 is turned off. In FIG. 9, the operation example before the time t2 is exactly the same as the operation example before the time t2 in FIGS. 4 and 6.
したがって、第3実施形態においても、第1実施形態と同様の作用効果が得られる。しかも、第3実施形態では、停止条件の成立時、PWM駆動されているスイッチング素子がオフされて、オン状態に固定されているスイッチング素子はそのままオン状態に保持される。そのため、停止条件成立による通常駆動制御から停止時特定制御への切り替えにかかる処理負荷を低減できる。 Therefore, even in the third embodiment, the same action and effect as in the first embodiment can be obtained. Moreover, in the third embodiment, when the stop condition is satisfied, the PWM-driven switching element is turned off, and the switching element fixed in the on state is kept in the on state as it is. Therefore, it is possible to reduce the processing load required for switching from the normal drive control to the stop specific control when the stop condition is satisfied.
[4.第4実施形態]
第1実施形態〜第3実施形態では、モータ20がブラシレスモータであって、駆動回路21が6つのスイッチング素子Q1〜Q6を有するインバータである構成を示した。これに対し、第4実施形態では、モータ及び駆動回路として、第1実施形態〜第3実施形態とは異なる構成例を示す。
[4. Fourth Embodiment]
In the first to third embodiments, the
第4実施形態の電動作業機40を、図10に示す。図10に示す電動作業機40は、図2に示した第1実施形態の電動作業機1と比較して、主に次の三点で異なる。一つ目は、モータ50がブラシ付き直流モータであることである。二つ目は、駆動回路41がHブリッジ回路であることである。三つ目は、回転位置検出部23が搭載されていないことである。
The electric working
ブラシ付き直流モータとしてのモータ50は、バッテリ電力が入力される2つの端子50a、50bを有する。これら各端子50a,50bは、モータ50内部の不図示の巻線に接続されている。
The
駆動回路41は、4つのスイッチング素子Q11、Q12、Q13、Q14を有する、いわゆるHブリッジ回路として構成されている。駆動回路41において、ハイサイドスイッチとしての2つのスイッチング素子Q11、Q12は、モータ50の各端子50a,50bとバッテリ15の正極側とを接続する各通電経路である各正極側通電経路に、それぞれ設けられている。また、ローサイドスイッチとしての2つのスイッチング素子Q13,Q14は、モータ50の各端子50a,50bとバッテリ15の負極側とを接続する各通電経路である各負極側通電経路に、それぞれ設けられている。
The
また、各スイッチング素子Q11〜Q14は、本実施形態では、nチャネルMOSFETである。このため、各スイッチング素子Q11〜Q14のドレイン−ソース間には、それぞれ、ソースからドレインに向けて順方向となるダイオード(いわゆる寄生ダイオード)D11〜D14が並列に接続された状態となっている。各ダイオードD11〜D14は、バッテリ15の負極側から正極側への通電を許容するように接続されている。
Further, each switching element Q11 to Q14 is an n-channel MOSFET in this embodiment. Therefore, diodes (so-called parasitic diodes) D11 to D14 in the forward direction from the source to the drain are connected in parallel between the drain and the source of the switching elements Q11 to Q14, respectively. The diodes D11 to D14 are connected so as to allow energization from the negative electrode side to the positive electrode side of the
このように構成された電動作業機40において、制御部42は、トリガスイッチ10がオンされると、通常駆動制御を実行する。具体的に、ハイサイドスイッチとしての2つのスイッチング素子Q11,Q12のうち何れか1つと、ローサイドスイッチとしての2つのスイッチング素子Q13,Q14のうち何れか1つを,オンさせる。なお、本実施形態においても、オンさせる2つのスイッチング素子のうち一方をオン固定させて他方をPWM駆動させてもよい。
In the
通常駆動制御において、例えば、図11及び図12に示すように、ハイサイド側のスイッチング素子Q11とローサイド側のスイッチング素子Q14とがオンされているとする。この場合、図11に破線矢印で示すような経路にて、バッテリ15からモータ50へ電流が流れる。即ち、バッテリ15の正極から、ハイサイド側のスイッチング素子Q1、モータ50、ローサイド側のスイッチング素子Q4、及び電流検出部24を経てバッテリ15の負極に至る経路にて電流が流れる。オンさせるスイッチング素子を、他の2つのスイッチング素子Q2、Q3に切り替えると、モータ50の回転方向が切り替わる。
In normal drive control, for example, as shown in FIGS. 11 and 12, it is assumed that the switching element Q11 on the high side side and the switching element Q14 on the low side side are turned on. In this case, a current flows from the
図12において、時刻t2よりも前の期間は、通常駆動制御が実行されている期間であり、時刻t2は、停止条件の成立により通常駆動制御から停止時特定制御に切り替わるタイミングである。 In FIG. 12, the period before the time t2 is the period during which the normal drive control is executed, and the time t2 is the timing at which the normal drive control is switched to the stop time specific control when the stop condition is satisfied.
図12に示すように、時刻t1において、モータ50がロックする異常状態が発生したとする。時刻t1でモータ50がロックして回転速度が減速あるいは停止すると、モータ電流及び電源電流の値は、通常駆動時よりも上昇していく。
As shown in FIG. 12, it is assumed that an abnormal state in which the
そして、時刻t2で電源電流の値が第1過電流閾値を超えたときに、仮に、オンされている2つのスイッチング素子Q11、Q14を共にオフさせると、モータ50に蓄積されている磁気エネルギーによって、バッテリ15への回生電流が発生する。
Then, when the value of the power supply current exceeds the first overcurrent threshold value at time t2, if both the two switching elements Q11 and Q14 that are turned off are turned off, the magnetic energy stored in the
この場合の回生電流は、図12において時刻t2から時刻t3の間に示す電源電流及びモータ電流の波形で示すように、また図11においては一点鎖線矢印で示す経路にて、発生する。そして、この回生電流により、図12に示すように、電源電圧が一時的に上昇する。 The regenerative current in this case is generated as shown by the waveforms of the power supply current and the motor current shown between the time t2 and the time t3 in FIG. 12, and in the path indicated by the single-point chain arrow in FIG. Then, as shown in FIG. 12, the power supply voltage temporarily rises due to this regenerative current.
そこで、本実施形態の制御部42も、第1実施形態〜第3実施形態と同様、通常駆動制御中に停止条件が成立した場合、所定期間、停止時特定制御を実行する。図13及び図14を用いて、本実施形態の停止時特定制御の一例を具体的に説明する。本実施形態では、通常駆動制御中に停止条件が成立した場合、停止時特定制御として、第1実施形態と同様、オンされている2つのスイッチング素子のうち、ハイサイド側のスイッチング素子をオフさせて、ローサイド側のスイッチング素子はオン状態に保持させる。なお、図13において、破線矢印で示す通常駆動制御時の電流経路は図11と同じである。また、図14において、時刻t2以前の動作例は、図12における時刻t2以前の動作例と全く同じである。
Therefore, similarly to the first to third embodiments, the
図14に示すように、時刻t1でモータ50のロックが発生して電源電流の値が上昇していき、時刻t2で電源電流の値が第1過電流閾値を超えると、所定期間、停止時特定制御が行われる。本実施形態の所定期間も、第1実施形態と同様、電源電流の値が第1過電流閾値を超えたタイミングから特定実行時間が経過するまでの期間であり、図14においては時刻t2〜時刻t5までの期間である。
As shown in FIG. 14, when the
図14の例では、電源電流の値が第1過電流閾値を超える時刻t2において、ハイサイド側のスイッチング素子Q11及びローサイド側のスイッチング素子Q14がオンされている。つまり、図13に破線矢印で示す経路にて電流が流れている。この状態で、停止時特定制御が実行されると、図14に示すように、ハイサイド側のスイッチング素子Q11がオフされて、ローサイド側のスイッチング素子Q14はオン状態に保持される。 In the example of FIG. 14, at the time t2 when the value of the power supply current exceeds the first overcurrent threshold value, the switching element Q11 on the high side side and the switching element Q14 on the low side side are turned on. That is, the current is flowing along the path indicated by the broken line arrow in FIG. When the stop specific control is executed in this state, as shown in FIG. 14, the switching element Q11 on the high side side is turned off, and the switching element Q14 on the low side side is held in the on state.
これにより、モータ50と駆動回路41との間には、図13に一点鎖線矢印で示すような経路にて、環流電流が流れる。即ち、モータ50の第2端子50bから、ローサイド側のスイッチング素子Q14、及びローサイド側のスイッチング素子Q13のダイオードD13を経てモータ50の第1端子50aに至る経路にて環流電流が流れる。
As a result, a circulating current flows between the
そのため、時刻t2で停止時特定制御が開始されると、図14に示すように、電流検出部24で検出される電源電流は0となり、モータ50と駆動回路41との間で環流電流が流れる。環流電流は徐々に減少していき、時刻t4で0になる。そして、時刻t5で、停止時特定制御が終了する。停止時特定制御の終了後は、本実施形態では、駆動回路41の全てのスイッチング素子Q11〜Q14をオフさせる。
Therefore, when the stop specific control is started at time t2, as shown in FIG. 14, the power supply current detected by the
また、本実施形態の電動作業機40においても、制御部42が、通常駆動制御の開始後、図7に示した通電停止処理を実行する。
したがって、本実施形態の電動作業機40においても、通常駆動制御時に停止条件が成立した場合において、第1実施形態と同等の作用効果が得られる。
Further, also in the
Therefore, also in the
[5.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
[5. Other embodiments]
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various modifications.
(5−1)停止時特定制御を実行する特定実行時間の設定方法として、第1実施形態で説明した方法、即ち、環流電流がゼロになるまでに要する時間を理論的或いは実験的に求めてその求めた時間に対して一定のマージンを加えた値を特定実行時間として設定する方法は、あくまでも一例である。停止時特定制御を実行する特定実行時間は、他の各種の方法で設定してもよい。 (5-1) As a method for setting the specific execution time for executing the specific control at the time of stop, the method described in the first embodiment, that is, the time required for the recirculation current to become zero is theoretically or experimentally obtained. The method of setting a value obtained by adding a certain margin to the obtained time as the specific execution time is only an example. The specific execution time for executing the specific control at the time of stop may be set by various other methods.
また、停止時特定制御を環流電流が0になるまで行うことは必須ではなく、環流電流がまだ流れている状態で停止時特定制御を終了してもよい。その場合においても、停止時特定制御を実行する特定実行時間は適宜決めてよい。例えば、回生電流が発生しても電源電圧の上昇が一定レベル以下に抑えられる程度にまでモータの磁気エネルギーを消費させることが可能な時間を理論的或いは実験的に求めてその時間以上が経過した特定のタイミングまで、を特定実行時間として設定してもよい。 Further, it is not essential to perform the stop specific control until the recirculation current becomes 0, and the stop specific control may be terminated while the recirculation current is still flowing. Even in that case, the specific execution time for executing the specific control at the time of stop may be appropriately determined. For example, the time during which the magnetic energy of the motor can be consumed to the extent that the rise in the power supply voltage can be suppressed to a certain level or less even if the regenerative current is generated is theoretically or experimentally obtained, and the time or more has passed. Up to a specific timing may be set as a specific execution time.
また、停止時特定制御を実行する所定期間として、停止条件が成立してから上記の特定実行時間のような一定時間が経過するまでの期間を設定することは、必須ではない。例えば、停止条件の成立後、停止時特定制御を終了するための特定の終了条件が成立するまでの期間を、所定期間として設定してもよい。 Further, it is not essential to set a period from the establishment of the stop condition to the elapse of a certain time such as the above-mentioned specific execution time as a predetermined period for executing the specific control at the time of stop. For example, the period from the establishment of the stop condition to the establishment of the specific end condition for terminating the specific control at the time of stop may be set as a predetermined period.
具体的に、例えば、実際に環流電流の値を検出して、その検出値が0になるまでの期間、或いはその検出値が0になってからさらに一定時間経過するまでの期間を、停止時特定制御を実行する所定期間として設定してもよい。その場合、環流電流の値を検出するための検出部を環流電流の経路において具体的にどこに設けるかについては適宜決めてよい。 Specifically, for example, when the value of the recirculation current is actually detected, the period until the detected value becomes 0, or the period until a certain period of time elapses after the detected value becomes 0 is stopped. It may be set as a predetermined period for executing the specific control. In that case, it may be appropriately determined where to specifically provide the detection unit for detecting the value of the recirculation current in the path of the recirculation current.
また例えば、トリガスイッチ10がオフされること以外の他の停止条件が成立した場合は、その停止条件が成立してからトリガスイッチ10がオフされるまでの期間を、停止時特定制御を実行する所定期間に設定してもよい。
Further, for example, when a stop condition other than that the
また例えば、回転位置検出部23から入力される信号に基づいてモータ20の回転速度を監視し、停止条件の成立後、モータ20の回転速度が停止条件成立時の回転速度よりも一定量低い値になるまでの期間を、停止時特定制御を実行する所定期間に設定してもよい。なお、停止条件成立時の回転速度にかかわらず、停止条件の成立後、モータ20の回転速度が予め決められた一定の回転速度以下になるまでの期間を、停止時特定制御を実行する所定期間に設定してもよい。
Further, for example, the rotation speed of the
また例えば、停止条件が成立した時を停止時特定制御の始期(つまり所定期間の始期)とすることは必須ではなく、停止条件が成立してから所定の開始条件が成立するまで待機し、開始条件が成立したら停止時特定制御を開始する(つまり所定期間の始期とする)ようにしてもよい。この場合、開始条件は適宜決めてよい。開始条件として、例えば、停止条件成立後、一定の時間が経過すること、を設定してもよい。 Further, for example, it is not essential to set the time when the stop condition is satisfied as the start of the specific control at the time of stop (that is, the start of the predetermined period), and wait until the predetermined start condition is satisfied after the stop condition is satisfied and start. When the condition is satisfied, the specific control at the time of stop may be started (that is, the start of a predetermined period). In this case, the starting conditions may be appropriately determined. As the start condition, for example, it may be set that a certain time elapses after the stop condition is satisfied.
つまり、停止時特定制御を実行する所定期間は、その始期、終期、及び時間のいずれも、種々の方法で設定してもよい。
(5−2)通常駆動制御から停止時特定制御に切り替えるための条件である停止条件として、トリガスイッチ10がオフされること、電源電流の値が第1過電流閾値を超えること、及び特定挙動が発生することは、あくまでも一例である。これら3つのうちいずれか1つのみを停止条件に設定しても良いし、何れか2つを停止条件に設定してもよい。また、これら3つとは異なる停止条件を少なくとも1つ以上設定してもよい。
That is, the predetermined period for executing the stop time specific control may be set by various methods at the start, end, and time.
(5-2) As the stop conditions that are the conditions for switching from the normal drive control to the specific control at the time of stop, the
例えば、モータの回転速度が閾値以下になること、を停止条件として設定してもよい。モータの回転速度が低下する要因の1つとして、モータがロックすることが考えられる。そのため、モータの回転速度に対して閾値を設け、回転速度が閾値以下になった場合に停止時特定制御に切り替えることで、ロック発生時にバッテリ15への回生電流を抑制しつつモータを停止させることができる。
For example, the stop condition may be set so that the rotation speed of the motor is equal to or less than the threshold value. It is conceivable that the motor locks as one of the factors that reduce the rotation speed of the motor. Therefore, a threshold value is set for the rotation speed of the motor, and when the rotation speed becomes equal to or less than the threshold value, the motor is stopped while suppressing the regenerative current to the
(5−3)スイッチング素子に並列接続される整流素子が、スイッチング素子自体がもともと有する寄生ダイオードであることは、あくまでも一例である。スイッチング素子自体とは別にダイオードを並列接続するようにしてもよい。 (5-3) It is only an example that the rectifying element connected in parallel to the switching element is a parasitic diode originally possessed by the switching element itself. A diode may be connected in parallel separately from the switching element itself.
(5−4)本体部3に対してバッテリパック5を着脱可能な構成であることはあくまでも一例である。例えば、本体部3にバッテリ15が内蔵された構成であってもよい。また例えば、電動作業機の外部から直流電力を入力する入力部(例えばDCジャック)を備え、その入力部から直流電力を取り込んで駆動回路へ供給することが可能な構成であってもよい。
(5-4) The configuration in which the
また、モータ駆動用の直流電源、即ち駆動回路に入力する直流電力の電力源は、バッテリ15に限らず、他の電源であってもよい。例えば、外部の商用電源等から交流電力を取り込み、その交流電力をAC/DCコンバータ等によって直流電力に変換して、その変換後の直流電力が駆動回路に入力される構成であってもよい。この例の場合、AC/DCコンバータ等の、交流電力を直流電力に変換する構成要素が、本開示の直流電源に相当する。
Further, the DC power source for driving the motor, that is, the power source of the DC power input to the drive circuit is not limited to the
(5−5)本開示を適用可能な電動作業機として、上記のドライバドリルはあくまでも一例である。本開示は、ドライバドリルに限らず、園芸用、石工用、金工用、木工用の電動工具などの、各種の電動作業機に適用することができる。より具体的には、電動ハンマ、電動ハンマドリル、電動ドリル、電動ドライバ、電動レンチ、電動グラインダ、電動レシプロソー、電動ジグソー、電動ハンマ、電動カッター、電動チェンソー、電動マルノコ、電動カンナ、電動釘打ち機(鋲打ち機を含む)、電動ヘッジトリマ、電動芝刈り機、電動芝生バリカン、電動刈払機、電動クリーナ、電動ブロア、電動噴霧器、電動散布機、電動集塵機、といった、モータを用いる各種電動作業機に本開示を適用することができる。 (5-5) The above driver drill is merely an example as an electric work machine to which the present disclosure can be applied. The present disclosure is not limited to driver drills, and can be applied to various electric work machines such as electric tools for gardening, masonry, metalworking, and woodworking. More specifically, electric hammers, electric hammer drills, electric drills, electric drivers, electric wrench, electric grinders, electric reciprocating saws, electric jigsaws, electric hammers, electric cutters, electric chainsaws, electric circular saws, electric canna, electric nail cutters ( (Including tacking machines), electric hedge trimmers, electric lawnmowers, electric lawn mowers, electric brush cutters, electric cleaners, electric blowers, electric sprayers, electric sprayers, electric dust collectors, etc. Disclosure can be applied.
(5−6)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。 (5-6) A plurality of functions possessed by one component in the above embodiment may be realized by a plurality of components, or one function possessed by one component may be realized by a plurality of components. May be good. Further, a plurality of functions possessed by the plurality of components may be realized by one component, or one function realized by the plurality of components may be realized by one component. Further, a part of the configuration of the above embodiment may be omitted. In addition, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added or replaced with the configuration of the other above embodiment. It should be noted that all aspects included in the technical idea specified from the wording described in the claims are embodiments of the present disclosure.
1,40…電動作業機、5…バッテリパック、10…トリガスイッチ、12…正逆スイッチ、14…モード切替スイッチ、15…バッテリ、20,50…モータ、20a,50a…第1端子、20b,50b…第2端子、20c…第3端子、21,41…駆動回路、22,42…制御部、22a…CPU、22b…メモリ、23…回転位置検出部、24…電流検出部、26…加速度センサ、31,32,33…巻線、120…電気角、D1〜D6,D11〜D14…ダイオード、Q1〜Q6,Q11〜Q14…スイッチング素子。 1,40 ... Electric work machine, 5 ... Battery pack, 10 ... Trigger switch, 12 ... Forward / reverse switch, 14 ... Mode selector switch, 15 ... Battery, 20,50 ... Motor, 20a, 50a ... First terminal, 20b, 50b ... 2nd terminal, 20c ... 3rd terminal, 21,41 ... Drive circuit, 22, 42 ... Control unit, 22a ... CPU, 22b ... Memory, 23 ... Rotation position detection unit, 24 ... Current detection unit, 26 ... Acceleration Sensor, 31, 32, 33 ... Winding, 120 ... Electric angle, D1 to D6, D11 to D14 ... Diode, Q1 to Q6, Q11 to Q14 ... Switching element.
Claims (5)
前記複数の端子の各々と前記直流電源の正極側とを接続する複数の正極側通電経路、及び前記複数の端子の各々と前記直流電源の負極側とを接続する複数の負極側通電経路に個別に設けられて各前記通電経路を導通、遮断する複数のスイッチング素子を有し、さらに前記複数のスイッチング素子の各々に個別に並列接続されて前記直流電源の負極側から正極側への通電を許容するように構成された複数の整流素子を有する、駆動回路と、
前記直流電源から前記駆動回路へ供給される電流の値を検出するように構成された電流検出部と、
前記駆動回路が有する前記複数のスイッチング素子のオン、オフを個別に制御することにより前記モータの駆動を制御するように構成された制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記複数のスイッチング素子の内、前記複数の正極側通電経路の各々に設けられた正極側スイッチング素子のうち何れか1つ、及び、前記複数のスイッチング素子の内、前記複数の負極側通電経路の各々に設けられた負極側スイッチング素子のうち何れか1つをオンさせることで前記モータを回転させる通常駆動制御と、
前記通常駆動制御による前記モータの回転中、前記直流電源から前記モータへの電力供給を停止させる停止条件が成立した場合に、オンされている2つの前記スイッチング素子に対し、所定期間、何れか一方をオフさせて他方はオン状態に保持させる、停止時特定制御、
を実行するよう構成されており、
前記制御部は、前記停止時特定制御の開始後、前記電流検出部により検出される電流の値が閾値以上の場合は、オン状態に保持させている前記スイッチング素子をオフさせるように構成されている、電動作業機。 A motor that has multiple terminals for inputting power from a DC power supply,
Individually divided into a plurality of positive electrode side energization paths connecting each of the plurality of terminals and the positive electrode side of the DC power supply, and a plurality of negative electrode side energization paths connecting each of the plurality of terminals and the negative electrode side of the DC power supply. Has a plurality of switching elements that conduct and cut off each of the current-carrying paths, and is individually connected in parallel to each of the plurality of switching elements to allow power-carrying from the negative electrode side to the positive electrode side of the DC power supply. With a drive circuit having multiple rectifying elements configured to
A current detection unit configured to detect the value of the current supplied from the DC power supply to the drive circuit, and
A control unit configured to control the drive of the motor by individually controlling the on / off of the plurality of switching elements included in the drive circuit.
With
The control unit
Of the plurality of switching elements, any one of the positive electrode side switching elements provided in each of the plurality of positive electrode side energization paths, and among the plurality of switching elements, the plurality of negative electrode side energization paths. Normal drive control that rotates the motor by turning on any one of the negative electrode side switching elements provided in each, and
When the stop condition for stopping the power supply from the DC power supply to the motor is satisfied during the rotation of the motor by the normal drive control, one of the two switching elements turned on for a predetermined period of time. Turn off and keep the other on, specific control when stopped,
Is configured to run
The control unit is configured to turn off the switching element held in the ON state when the value of the current detected by the current detection unit is equal to or greater than the threshold value after the start of the stop specific control. There is an electric work machine.
前記所定期間は、前記停止時特定制御の開始後、前記モータに蓄積されている磁気エネルギーによって流れる環流電流がゼロになるのに要する時間以上が経過した所定のタイミングまで、の期間に設定され、
前記環流電流は、前記直流電源を介さず前記モータと前記駆動回路との間を流れる電流であって、オフされた前記一方のスイッチング素子が接続されている前記モータの前記端子に接続されている他の1つの前記スイッチング素子に対して並列接続されている前記整流素子、前記モータ、及びオン状態が保持される前記他方の前記スイッチング素子を介して流れる電流である、
電動作業機。 The electric work machine according to claim 1.
The predetermined period is set as a period from the start of the specific control at the time of stop to a predetermined timing in which the time required for the recirculation current flowing by the magnetic energy stored in the motor to become zero has elapsed.
The recirculation current is a current that flows between the motor and the drive circuit without going through the DC power supply, and is connected to the terminal of the motor to which the one switching element turned off is connected. A current flowing through the rectifying element connected in parallel to the other switching element, the motor, and the other switching element held in the on state.
Electric work machine.
前記制御部は、
前記通常駆動制御として、オンさせる前記正極側スイッチング素子及び負極側スイッチング素子のうち、一方のスイッチング素子をオン状態に固定させて他方のスイッチング素子をPWM駆動させるPWM制御を行うよう構成されており、
前記停止時特定制御では、前記停止条件が成立したときに前記PWM駆動させていた前記スイッチング素子をオフさせて、前記オン状態に固定させていた前記スイッチング素子をオン状態に保持させる、
電動作業機。 The electric work machine according to claim 1 or 2.
The control unit
As the normal drive control, among the positive electrode side switching element and the negative electrode side switching element to be turned on, one switching element is fixed in the on state and the other switching element is PWM-driven.
In the stop specific control, when the stop condition is satisfied, the switching element that has been PWM-driven is turned off, and the switching element that has been fixed in the on state is held in the on state.
Electric work machine.
前記モータの駆動状態を検知する駆動状態検知部を備え、
前記制御部は、前記駆動状態検知部による検知結果に基づいて前記モータの駆動状態が異常状態か否かを判断する異常判断処理を行うよう構成されており、
前記停止条件は、前記異常判断処理により前記モータの駆動状態が前記異常状態と判断されることである、
電動作業機。 The electric work machine according to any one of claims 1 to 3.
A drive state detection unit for detecting the drive state of the motor is provided.
The control unit is configured to perform an abnormality determination process for determining whether or not the drive state of the motor is an abnormal state based on the detection result by the drive state detection unit.
The stop condition is that the driving state of the motor is determined to be the abnormal state by the abnormality determination process.
Electric work machine.
前記モータの回転又は停止を指示するために操作される操作部を備え、
前記停止条件は、前記操作部に対して前記モータの回転を停止させるための操作が行われることである、
電動作業機。 The electric work machine according to any one of claims 1 to 4.
It is provided with an operation unit operated to instruct the rotation or stop of the motor.
The stop condition is that an operation for stopping the rotation of the motor is performed on the operation unit.
Electric work machine.
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